【목적】“탄소중립” 목표와 신재생에너지의 높은 비율 계통연계 배경에서, 태양광 잉여 전력 처리 문제와 전통 태양열 시스템의 헬리오스탯 투자비용이 높고 효율이 낮은 문제가 점차 부각되고 있다. 태양광 잉여 전력의 효율적 활용과 태양열 시스템의 종합 효율 및 경제성 향상을 위해, 본 논문은 카르노 전지를 기반으로 한 신형 태양광-탑식 태양열 병렬 시스템을 제안하고 시스템 구조 설계 및 협동 최적화 연구를 진행하였다. 【방법】카르노 전지 압축기 출구 온도 제한이라는 기술적 병목 현상을 해결하기 위해, “압축기 회열 + 전기 히터 직렬” 구간별 온도 상승 방안을 설계하였고, EBSILON 전문 소프트웨어를 사용하여 시스템 열역학 결합 모델을 구축하였다. 단일 태양열 시스템과 전기 히터가 결합된 태양열 시스템을 기준안으로 설정하고, 카르노 전지를 일부 헬리오스탯 필드 대신 적용하여 에너지 효율, 엑서지 효율 및 경제성 측면에서 비교 분석을 수행하였다. 【결과】연구 결과, 신형 병렬 시스템의 전체 에너지 효율은 39.28%에 달하며, 두 기준 시스템 대비 각각 6.00%, 10.84% 향상되었고, 전체 엑서지 효율은 41.80%로 각각 5.29%, 11.35% 향상되었다. 단일 태양열 시스템과 비교 시, 본 신안은 장비 및 토지 비용을 약 0.11억 위안 절감하고, 전 생애주기 판매수익은 8.11억 위안 증가시켰으며, 동적 투자 회수 기간은 7.11년 단축하였다. 【결론】본 신형 카르노 전지-태양열 병렬 시스템은 태양광 잉여 전력을 효율적으로 흡수할 수 있으며, 에너지 효율 향상과 비용 최적화라는 두 가지 이점을 겸비하여 태양광-태양열 보완 시스템의 공학적 적용에 실현 가능한 기술적 경로와 이론적 지원을 제공한다.

카르노 전지;태양광 잉여 전력 처리;태양열 발전기;열역학 모델;성능 분석